戴永明
中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 ， 山西 太原 030001
摘要：在我国的自然灾害中，地震属于自然界中具有较强破坏力的一种，对于人们的生命安全以及财产安全有着严重威胁。因此，在高烈度区进行电厂建筑的规划时，消能减震结构设计是非常重要的环节。消能减震结构是针对低层或高层建筑物的抗震技术之一，在全球范围内都受到了密切关注。而在其结构设计当中，抗震性能的设计是其重要的组成部分，采取恰当的抗震设计，将建筑的稳固性以及抗震性能大幅度提高，在发生地震时，可以最大程度的将地震对建筑的损害进行降低。对此，在高烈度地区建设电厂，其中的消能减震结构抗震性能非常重要，对电厂建筑的使用期限以及相关工作人员的人身安全有着密切关系，对其有直接影响，对建筑的建设质量有决定性作用。
关键词：电厂建筑；消能减震结构；抗震性能分析；地震
引言
在高烈度区进行电厂建筑建设时，在其建设过程中，若采取的是传统抗震措施，即利用加大相关构件的尺寸，使相关结构的抗震负荷力有效提高，或者使结构的形式发生改变，通过这样的方式使其相关结构刚度有效增加，使相关结构可以承载的地震作用大幅度提高。但是，这样的结构对所需要的抗震性能，效果不佳，同时所需要投入的资金成本大幅度提高，而经济性能大幅度降低。在电力行业当中，使用建筑减震控制技术在电厂建筑进行建设时，较少采用。特别是在国内或者是国外地区的高烈度区，要进行电厂建设时，使其相关建筑的建构设计，其设计难度大幅度提高。
根据相关研究表明，在全球范围内每年发生的地震次数不少于500万次，这其中大部分的地震对人们的日常生活不会产生较大影响，然而，每年也会存在大量因地震对人类造成严重伤害的事故。因为当前的科技水平在对地震进行预测时，不能精准的预测，对此，要减少因地震造成的危害，对相关建筑的抗震性能设计必须要高度重视，在建设初期，做好地震预防的工作。减震控制技术所包含技术内容较多，大概包含了以下几种：主动控制，被动控制，半主动控制，混合控制等，在被动控制当中，则包含了质量调谐减震，隔震减震以及消能减震等，在这其中，消能减震技术在建筑范围内应用比较广泛，且具有适用范围广以及灵活性的特点。因此，根据不同的建设需要，选择不同的抗震设计方式，对建筑物来说，具有决定性的作用，特别是以抗震为重点的预防类建筑，对安全性的要求较高，对其在进行消能减震结构设计时，相关的经济性和抗震性能都要进行研究分析，才能为建筑提供更好的抗震性能。
1、抗震性能设计的重要性
伴随着城镇化进程的进一步加深，经济迅速发展，许多国家的城市人口密度都在不断攀升，大部分的财富与人员都相对集中，倘若发生地震灾害，对人员伤亡和经济损失都将是不可预计的。在现阶段，现有的科学技术对于地震灾害的预防预测，都没有对应的预防措施。地震本身具有较大危害性、不确定性，对此，在高烈度区进行相关的建筑设计时，这种不确定性、危害性，对于建筑的损失以及人员伤害都会呈现几何倍数扩大。因此，若该区域的建筑设计没有达到相应的抗震性能标准，不仅对相关企业造成经济上的损失，同时，伴随着大中小地震灾害的发生，对建筑结构功能将会不断消耗，到最后丧失其建筑功能的情况，长此以往，企业就需要对其建筑结构进行维修，对建筑内部的的相关设施进行修复等工作，这些都需要大量的资本投入、人力投入，这将不利于企业的长期发展。由此可见，做好相关的建筑结构抗震性能设计至关重要。
2、消能减震技术原理
该项技术主要是采取将原结构与消能减震装置进行组合，从而构建一个新的结构系统，这个新系统在耗能能力和动力特性上，对比原来的结构，将会产生较大的变化，增添的消能减震装置，会使原结构对所需要承载的地震作用明显减少，以此达到控制相关结构的地震反应这个目标，以此方式，对建筑主体结构减轻损伤。根据相应的公式计算，明显发现，在发生地震时，产生的能量输入到建筑结构中的能量，将会由相关结构的塑性变形能，阻尼耗能以及滞回耗能所消散。由此可见，要想使相关建筑结构增强对地震的抵抗作用，大概有两种途径。其一，可以使对应右边的地震输入给对应结构的能源减少，其二，将左边的能源耗能能力进行增加。这两种途径所对应的结构，即隔震减震以及消能减震结构。在增加消能减震的装置之后，消能减震的装置将会消耗大量地震所带来的能量，使原建筑结构的滞回耗能和塑性变形耗能有效减少，使建筑结构减轻损伤。
3、消能减震的结构方案
在一般情况下，消能减震的预防措施种类比较多样化，本文主要针对的是屈曲约束支撑这类构件作为减震的形式，该构件的特点在于，在遇到多遇地震的情况下，该构件的承载能力会比其他的普通支撑高2-10倍，与此同时，伴随着支撑构建的越长，其所能够承载的性能将会越强。在同样承载力的条件下，该构建与普通的支撑相比，该类支撑所需要的截面面积大幅度降低，从而使得建筑结构的抗侧刚度有效减少，周期增大。
除此之外，在遭遇地震时，其具有明显的屈服承载力，可以有效的将框架柱和框架梁等主体结构构件在中震时不屈服，使用该构件，不会产生较大的塑性变形。其还具有较强的变形能力，滞回性能较好，对比同类型的结构，在遇到大规模地震时，可以使相应结构安全。这些构件在安装，更换过过程中，可以减少现场湿作业，将施工效率大幅度提高，让企业获得较大的综合性效益。这些优势明显区别于其他构件。
因此对该构件进行探讨，在对消能支撑构件进行安置时，要根据相应的数量规格，侧向刚度，阻尼要求以及需要的承载力进行计算，将其安置在相对变形较大或受力较大的位置。
4、多遇地震下的抗震性能分析
4.1关于动力特征
在常规的地震作用下，其常规的建筑结构和具有消能支撑的建筑结构不会产生较大影响。在遭遇大地震时，相关的建筑结构由于支撑结构的增加，让相关的抗震性能大幅度提高，使相应主体的构件截面面积减少。同时，具有消能支撑的建筑结构，使用周期没有因为支撑增加而减少使用寿命，相反，在一定程度上，其有所增加。
4.2楼层剪力
根据有关实验，常规的建筑结构和具有消能支撑的建筑结构，在常规地震作用下，其所产生的地震作用对常规结构和增加了支撑构件的建筑结构，其楼层剪力较为均匀，然而，伴随地震作用的增加，具有消能支撑的框架结构，其底部层剪力占据常规层剪力结构的60%。
4.3层间位移角
在多遇地震的条件下，常规的框架结构和具有消能支撑的框架结构，层间位移角都符合现行的规范要求，而具有消能支撑的结构在控制建筑结构的位移时，其效果更加明显，位移数值要比常规建筑结构的位移数值要更小。随着地震作用的增加下，具有消能支撑的建筑结构，其对应楼层的层间位移数值更小，与此同时，消能支撑的结构上部出现的扭转变形的情况也相对较小。
5、抗震性能改进和经济性分析
5.1抗震性能改进措施
对已经采用消能支撑构件的建筑结构，要提高其抗震性能，可以结合隔震技术。将隔震技术运用进消能支撑构件的建筑结构中，结构上部的刚度会相对增大，轻易不会产生变形，同时该结构是根据第一振型的平动为导向，在增加了隔震支座后，可以使相应建筑结构的周期大幅度延长，使相应地震剪力在极大程度上得到降低，在遭遇多遇地震下，使用了隔震支座的消能支撑框架结构，对比常规性的建筑结构，在对应的底部层剪力上会大幅削减，使得相应的减震幅度可以达到1度-1.5度左右，对应的抗震能力，对比只有消能支撑的建筑结构，将会大幅度提高。其涉及到的层间位移角，在遭遇多遇地震或者是罕见地震的情况下，其都达到了相应的规范标准。
同时采用隔震支座与消能支撑的建筑整体结构造价会随之增多，将消能与隔震技术进行结合，其所需要的资金成本比常规的框架结构将会增加将近一半的支出，在遭遇罕见地震时，其总体的结构造价，对比常规的框架结构，将会增加超过一半的资金投入。然而，将隔震结构与消能支撑进行结合的联合框架结构，对高烈度地区来说，其对应的建筑结构所能够承担的承载力将会更高。
5.2经济性能分析
结构的抗震体系在进行选择时，需要进行综合对比。在选择相应的抗震体系时，其动力效应、承载力要求，动力计算等要素都需要综合考虑。其构件不仅与相关的施工工艺有关，与结构受力也有联系。因此，在对柱构件进行经济性分析对比时，消能支撑与常规结构的柱截面需要根据条件的不同采用不同的尺寸，才能够满足建筑建设的需要。
结束语：
在高烈度区进行电厂建筑的建设时，要对不同的结构构件进行了解，明确其功能，利用消能减震支撑装置会将大部分的地震输入能量有效的耗散，进而起到良好的保护作用，使相关建筑的框架柱梁延长使用寿命，其建筑结构也具有了更好的安全性和抗震性能。同时伴随着消能支撑的使用可以对扭转变形情况进行有效控制。通过价格对比，使其选择的消能支撑构件装置可以获得更好的性价比。再进行具体设置时，其装置的平面布置，更具灵活性，对于结构类型和高度的限制比较小，可以适用的范围更加广泛，以此为电厂建筑的构建提供相应的消能减震技术参考。
参考文献：
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